Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2545189B2 - Harmonic mode lock laser device - Google Patents

Harmonic mode lock laser device

Info

Publication number
JP2545189B2
JP2545189B2 JP5041723A JP4172393A JP2545189B2 JP 2545189 B2 JP2545189 B2 JP 2545189B2 JP 5041723 A JP5041723 A JP 5041723A JP 4172393 A JP4172393 A JP 4172393A JP 2545189 B2 JP2545189 B2 JP 2545189B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
pulse
transmission line
optical transmission
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP5041723A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0685366A (en
Inventor
ティー.ハーヴェイ ジョージ
フレデリック モルヌール リン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
AT&T Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AT&T Corp filed Critical AT&T Corp
Publication of JPH0685366A publication Critical patent/JPH0685366A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2545189B2 publication Critical patent/JP2545189B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06791Fibre ring lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/082Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/139Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
    • H01S3/1396Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length by using two modes present, e.g. Zeeman splitting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/1062Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using a controlled passive interferometer, e.g. a Fabry-Perot etalon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106Mode locking
    • H01S3/1109Active mode locking
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106Mode locking
    • H01S3/1121Harmonically mode locking lasers, e.g. modulation frequency equals multiple integers or a fraction of the resonator roundtrip time
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/1305Feedback control systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光パルス発生器に関
し、特に、ハーモニックモードロックリングレーザに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pulse generator, and more particularly to a harmonic mode lock ring laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】Gordonらによる米国特許No.4700339(1
987年10月13日付与)及び、Mollenauerらによる
米国特許No.4881790(1989年11月21日付与)
は、情報の長距離光ファイバ伝送における、ソリトンの
利用の長所を示した文献の例である。ソリトンは、特定
の形状と、パルス幅、エネルギーを有する光パルスであ
り、このとき各パルスは、シングルモード光ファイバ中
を長距離に渡って、パルス形状とパルス幅を維持したま
ま伝搬することが可能である。シングルモードガラス光
ファイバ中の伝搬においては、そのようなパルス形状と
して、ハイパボリックセカントの2乗となる強度包絡線
を有することが理想的である。このようなパルスは、シ
ングルモードファイバ中のある非線形効果によって、フ
ァイバ中の波長分散の影響を補償する。理想的なソリト
ンパルスの特性である、与えられたスペクトルに対し
て、最小の時間−帯域幅積を有するようなパルスは、”
トランスフォームリミットパルス”と呼ばれる。ソリト
ン伝送の他の長所は、伝送信号の増幅に、中継器ではな
くエルビウム増幅器を用いる実用性にある。ソリトン伝
送では、さらに伝送線容量を向上させることが可能な、
波長分割多重、偏波分割多重を用いることができる。
2. Description of the Related Art US Pat. No. 4,700,339 (1) by Gordon et al.
(October 13, 987) and Mollenauer et al., US Pat. No. 4881790 (November 21, 1989).
Is an example of a document showing the advantages of using solitons in long-distance optical fiber transmission of information. A soliton is an optical pulse that has a specific shape, pulse width, and energy. At this time, each pulse can propagate over a long distance in a single-mode optical fiber while maintaining the pulse shape and pulse width. It is possible. In propagation in a single-mode glass optical fiber, it is ideal that such a pulse shape has an intensity envelope that is the square of the hyperbolic secant. Such pulses compensate for the effects of chromatic dispersion in the fiber due to some non-linear effects in the single mode fiber. A pulse with the smallest time-bandwidth product for a given spectrum, which is the characteristic of an ideal soliton pulse, is
Another advantage of soliton transmission is the practicality of using an erbium amplifier rather than a repeater to amplify the transmission signal. With soliton transmission, the transmission line capacity can be further improved. ,
Wavelength division multiplexing and polarization division multiplexing can be used.

【0003】J.D.Kafka、T.Baerによる、"Mode-Locked
Erbium-Doped Fiber Laser with Soliton Pulse Shapin
g,"Optics Letters, Vol.14, No.22, November 15, 198
9,pp.1269-1271及び、A.Takada、H.Miyazawaによる、"P
icosecond Pulse Generationfrom Actively Mode-Locke
d Erbium-Doped Fibre Laser,"Electronics Letters, V
ol.26, No.3, February 1, 1990, pp.216-217は、短パ
ルスの発生に、ハーモニックモードロックファイバリン
グレーザを用いた論文の例である。上記の論文に示され
ているリングレーザでは、閉ループ共振器伝送路内に配
置された、エルビウムファイバ増幅器を励起するための
ポンプ光源を用いている。伝送路内の電気光学変調器を
適切な周波数で駆動し、レーザ光を閉ループ共振器伝送
路の隣接する共振モード間の周波数間隔の、倍調波とな
る繰り返しレートを有するような光パルスにする。リン
グレーザの閉ループ内を周回する光パルスは、閉ループ
から外へ結合され、ソリトン伝送に用いることができる
パルスを構成する。能動モードロックレーザから発生さ
れた光パルスは、ガウシアン形状となる傾向にあること
が知られているが、このパルス形状は、ソリトン伝送シ
ステムに用いることができる、所望のハイパボリックセ
カント2乗パルス形状に十分等しいものである。残念な
がら、ハーモニックモードロックリングレーザから発生
するパルス列は、振幅揺らぎを有する傾向にあることを
発見した。これらのパルスの振幅揺らぎ及び他の不安定
性は、リングレーザの閉ループ内のモード間の、固有の
不要な相互作用を生じさせる。
"Mode-Locked" by JDKafka, T. Baer
Erbium-Doped Fiber Laser with Soliton Pulse Shapin
g, "Optics Letters, Vol.14, No.22, November 15, 198
9, pp.1269-1271 and A. Takada, H. Miyazawa, "P
icosecond Pulse Generationfrom Actively Mode-Locke
d Erbium-Doped Fiber Laser, "Electronics Letters, V
ol.26, No.3, February 1, 1990, pp.216-217 is an example of a paper using a harmonic mode-locked fiber ring laser for generating a short pulse. The ring laser shown in the above paper uses a pump light source for pumping an erbium fiber amplifier placed in a closed-loop resonator transmission line. The electro-optic modulator in the transmission line is driven at an appropriate frequency, and the laser light is made into an optical pulse having a repetition rate that is a harmonic of the frequency interval between adjacent resonance modes of the closed-loop resonator transmission line. . Optical pulses circulating in the closed loop of a ring laser are coupled out of the closed loop to form a pulse that can be used for soliton transmission. It is known that the optical pulse generated from an active mode-locked laser tends to have a Gaussian shape, and this pulse shape has a desired hyperbolic secant squared pulse shape that can be used in a soliton transmission system. They are equal enough. Unfortunately, we have found that pulse trains generated from harmonic mode-locked ring lasers tend to have amplitude fluctuations. Amplitude fluctuations and other instabilities of these pulses give rise to inherent and unwanted interactions between modes in the closed loop of the ring laser.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、光ファイバ伝
送及び特に実際のソリトン光源として用いるための、実
用的な光パルス光源が、依然必要とされている。
Therefore, there is still a need for a practical optical pulsed light source for use in fiber optic transmission and especially as a practical soliton light source.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、閉ループ光伝
送路を構成する手段、光伝送路に沿ってコヒーレント光
を発光させるための活性レーザ媒質、伝送路中に配置さ
れ、光伝送路を光パルスが通過する時間の整数分の一に
十分等しい周期を有する光パルス列として、伝送路を伝
搬させるための手段とを有するようなタイプのハーモニ
ックモードロックリングレーザの改善に関する。本発明
における改善点は、閉ループ伝送路にファブリペロー光
共振器を配置し、光共振器のフリースペクトルレンジ
を、リングレーザ内の光パルスのパルス繰り返しレート
と十分に等しくすることにある。この条件下において、
ファイブリペロー共振器は、個々のパルスのエネルギ
ー、パルス形状、パルス幅を均一化するように作用す
る。
According to the present invention, there is provided a means for forming a closed loop optical transmission line, an active laser medium for emitting coherent light along the optical transmission line, and an optical transmission line arranged in the transmission line. It relates to an improvement of a harmonic mode-locking laser of the type having a means for propagating a transmission line as a train of light pulses having a period sufficiently equal to an integer fraction of the time that the light pulses pass. An improvement in the present invention is to place a Fabry-Perot optical resonator in a closed loop transmission line so that the free spectral range of the optical resonator is sufficiently equal to the pulse repetition rate of the optical pulse in the ring laser. Under this condition,
The Fabry-Perot resonator acts to equalize the energy, pulse shape, and pulse width of the individual pulses.

【0006】[0006]

【実施例】本発明によるハーモニックモードロックリン
グレーザの実施例は、図示されるように、閉ループ光伝
送路の一部がシングルモード光ファイバ12によって構
成されている。光結合器13は、ポンプレーザ14から
の光エネルギーを、エルビウムファイバ増幅器15へ導
く。エルビウムファイバ増幅器15は、例として、S.B.
Pooleらの論文、"Fabrication and Characterization o
f Low-Loss OpticalFibers Containing Rare-Earth Ion
s,"Journal of Lightwave Technology, Vol.LT-4, No.
7, July 1986, pp.870-875、に示されるような種類の活
性レーザ媒質であり、エルビウムをドープした光ファイ
バ部分から構成され、光ファイバに沿って、ポンプレー
ザ14からのエネルギーが適切にポンプされると光増幅
が行われる。種々の他の種類の活性レーザ媒質を、ハー
モニックモードロックリングレーザにおける光増幅に用
いることが可能である。光エネルギーは光伝送路によっ
て定義された閉ループに沿って伝搬し、偏波コントロー
ラ17はリング内の偏波変動を補正するために用いられ
る。偏波コントローラは、従来技術に知られるように、
適切な偏波状態へ変換するための、適当な長さの光ファ
イバループによって構成されている;リングを周回する
光の偏波状態が問題とならない場合には、コントローラ
17は必要とされない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the embodiment of the harmonic mode lock ring laser according to the present invention, as shown in the drawing, a part of the closed loop optical transmission line is constituted by a single mode optical fiber 12. The optical coupler 13 guides the optical energy from the pump laser 14 to the erbium fiber amplifier 15. The erbium fiber amplifier 15 is, for example, SB
Poole et al., "Fabrication and Characterization o
f Low-Loss OpticalFibers Containing Rare-Earth Ion
s, "Journal of Lightwave Technology, Vol.LT-4, No.
7, July 1986, pp.870-875, which is an active laser medium of the type shown in FIG. 7, which is composed of an optical fiber portion doped with erbium and along which the energy from the pump laser 14 is properly Optical amplification occurs when pumped. Various other types of active laser media can be used for optical amplification in harmonic mode-locked ring lasers. The optical energy propagates along the closed loop defined by the optical transmission line, and the polarization controller 17 is used to correct the polarization fluctuation in the ring. Polarization controllers, as known in the prior art,
It is constituted by an optical fiber loop of appropriate length for conversion to an appropriate polarization state; if the polarization state of the light circulating around the ring does not matter, the controller 17 is not required.

【0007】変調器18は、コヒーレント光の光強度を
変調し光パルス列を得る。通常は、マッハツェンダリチ
ウムナイオベイト変調器を、電気発振器19によってギ
ガヘルツ帯の周波数で駆動し、対応する繰り返しレート
の光パルス列を形成する。変調周波数は、パルスの繰り
返しレートが、光パルスの光路の通過時間の整数分の一
に十分等しいような周期となるように設定する、つまり
T=t/Nを満たすように設定し、ここで、Tは光パル
スの周期、tは光パルスの閉ループ光路の通過時間、N
は整数である。図2に示すように、閉ループ光路は複数
の共振周波数モード、R1、R2、R3、・・・Rnを有す
る。上式によれば、パルス繰り返しレートf2は近似的
に、f2=Nf1によって与えられ、ここで、f1は図2
に示されるように隣接共振モードの周波数間隔である。
The modulator 18 modulates the light intensity of coherent light to obtain an optical pulse train. Normally, the Mach-Zehnder lithium niobate modulator is driven by the electric oscillator 19 at a frequency of the gigahertz band to form an optical pulse train having a corresponding repetition rate. The modulation frequency is set so that the pulse repetition rate has a period sufficiently equal to an integer fraction of the transit time of the optical path of the optical pulse, that is, T = t / N is satisfied, where , T is the period of the optical pulse, t is the transit time of the optical pulse in the closed loop optical path, N
Is an integer. As shown in FIG. 2, the closed loop optical path has a plurality of resonant frequency modes, R1, R2, R3, ... Rn. According to the above equation, the pulse repetition rate f2 is approximately given by f2 = Nf1, where f1 is given in FIG.
It is a frequency interval between adjacent resonance modes as shown in FIG.

【0008】調節可能遅延線21は、リング内の通過時
間が変調周期の整数倍に等しくなるように調節すること
が可能で、駆動周波数の倍調波がリングの縦モードと一
致するように調節する。レーザの波長はチューニング要
素22によって制御され、従来技術にあるように、光波
長の粗調整用の角度調整バンドパス干渉フィルタ、微調
整用のソリッドエタロンから構成すれば良い。
The adjustable delay line 21 can be adjusted so that the transit time in the ring is equal to an integer multiple of the modulation period, so that the harmonics of the drive frequency match the longitudinal mode of the ring. To do. The wavelength of the laser is controlled by the tuning element 22, and as in the prior art, it may be composed of an angle adjustment bandpass interference filter for coarse adjustment of the light wavelength and a solid etalon for fine adjustment.

【0009】本発明においては、リングあるいは閉ルー
プの一部は、半透過ミラー25および26からなるファ
ブリペロー共振器24から構成され、以下に説明するよ
うに出力光パルスの振幅を均一化する作用がある。リン
グ内を周回するパルス列の一部は、リングから出力カプ
ラ27によって取り出され、図示されるように出力パル
スとして伝送される。本発明においては、これらの光パ
ルスはシングルモード光ファイバへのソリトン伝送に用
いることが可能であり、情報のソリトン伝送に関して知
られている利益を得ることができる。アイソレータ28
をリング内に配置し、上記のように光がリング内を反時
計方向に伝搬するようにする。
In the present invention, a part of the ring or the closed loop is composed of the Fabry-Perot resonator 24 composed of the semi-transmissive mirrors 25 and 26, and has the function of making the amplitude of the output light pulse uniform as described below. is there. A portion of the pulse train circulating in the ring is extracted from the ring by output coupler 27 and transmitted as an output pulse as shown. In the present invention, these light pulses can be used for soliton transmission into single mode optical fibers, with the known benefits of soliton transmission of information. Isolator 28
Are placed in the ring so that light propagates counterclockwise in the ring as described above.

【0010】前述のように、ハーモニックモードロック
リングレーザでは、ソリトン伝送システムに用いること
ができる、ハイパボリックセカント2乗パルス形状のソ
リトンパルスに十分等しい、ガウシアン形状を有するパ
ルスを発生することが可能である。つまり、光ファイバ
の非線形効果と波長分散効果とが等しくなり、パルス形
状が劣化することなく長距離に渡って伝送することが可
能となる。残念ながら、従来のハーモニックモードロッ
クリングレーザから発生するパルス列には、不要な発振
モードが含まれており、出力光パルスの強度あるいは振
幅が不均一となる傾向にあることを発見した。このよう
な揺らぎの影響は大きく、少なくともソリトンパルス光
源としては利用することができない。
As mentioned above, a harmonic mode-locked ring laser is capable of producing a pulse having a Gaussian shape, which is sufficiently equal to a hyperbolic secant squared pulse-shaped soliton pulse that can be used in a soliton transmission system. . That is, the nonlinear effect of the optical fiber and the wavelength dispersion effect become equal, and it becomes possible to transmit over a long distance without deteriorating the pulse shape. Unfortunately, it was discovered that the pulse train generated from the conventional harmonic mode-locked ring laser includes an unnecessary oscillation mode, and the intensity or amplitude of the output light pulse tends to be nonuniform. The influence of such fluctuations is great, and at least it cannot be used as a soliton pulse light source.

【0011】本発明においては、これらの問題点は、リ
ングレーザ内の光パルスのパルス繰り返しレートと十分
に等しいフリースペクトルレンジを有する、ファブリペ
ロー共振器24を用いることによって解決される。ファ
ブリペロー共振器は複数の等間隔共振点と、2つの隣接
共振モードの周波数間隔で決まるフリースペクトルレン
ジ(FSR)を有する。ファブリペロー共振器の周波数
モードが図2で示されるとき;FSRはf1に等しい。
FSRはまた、FSR=c/2dによって与えられ、こ
こで、cは共振器内の光速、dは対向するミラー25及
び26間の光路である。
In the present invention, these problems are solved by using the Fabry-Perot resonator 24, which has a free spectral range well equal to the pulse repetition rate of the optical pulses in the ring laser. The Fabry-Perot resonator has a plurality of equidistant resonance points and a free spectral range (FSR) determined by the frequency intervals of two adjacent resonance modes. When the frequency mode of the Fabry-Perot resonator is shown in FIG. 2; FSR equals f1.
The FSR is also given by FSR = c / 2d, where c is the speed of light in the resonator and d is the optical path between the opposing mirrors 25 and 26.

【0012】本発明において、共振器24は、リングレ
ーザのパルス繰り返しレートf2に十分等しいFSRを
有する、つまり、FSR=f2である。この条件におい
て、ファブリペロー共振器は、パルス列の伝達するエネ
ルギーを均一化し、それによって発生したパルス列のパ
ルス振幅を均一化する。リングレーザモードの内、共振
器24の共振ピークに最も一致するものがレーザ発光
し、他の競合モードは抑圧される。式(3)及び(4)
に示されるように、共振器24内の光の周回時間は、所
望のパルス周期に対応する。
In the present invention, the resonator 24 has an FSR sufficiently equal to the pulse repetition rate f2 of the ring laser, that is, FSR = f2. In this condition, the Fabry-Perot resonator equalizes the energy transmitted by the pulse train and thus the pulse amplitude of the generated pulse train. Of the ring laser modes, the one that most closely matches the resonance peak of the resonator 24 emits laser light, and the other competing modes are suppressed. Formulas (3) and (4)
As shown in, the orbit time of the light in the resonator 24 corresponds to the desired pulse period.

【0013】リングの不要なモードを完全に抑圧するた
めに、ファブリペロー共振器のモード線幅は、リングモ
ード周波数間隔程度とするか、あるいはそれ以下とする
必要がある。これは、ファブリペロー共振器ミラーの反
射率を十分高くすることによって実施可能である。他の
光共振器において、ファブリペロー共振器の前述の本質
的な性能を満たすものがあれば、そのような共振器をフ
ァブリペロー共振器24の代わりに用いることが可能で
ある。しかし、ファブリペロー共振器は最も実用的な構
成であり、前述のように本発明の実施に好適である。
In order to completely suppress the unwanted modes of the ring, the mode line width of the Fabry-Perot resonator needs to be about the ring mode frequency interval or less. This can be done by making the reflectivity of the Fabry-Perot cavity mirror sufficiently high. Other optical cavities may be used instead of the Fabry-Perot cavities 24 if they satisfy the above-mentioned essential performance of the Fabry-Perot cavities. However, the Fabry-Perot resonator has the most practical configuration and is suitable for implementing the present invention as described above.

【0014】本発明によるリングレーザの実験系を構成
し、波長1.555ミクロンにおいて動作させた。波長
1.48ミクロンにおいて、100mWのポンプ光出力
を印加した。閉ループの全長は20mである。光結合器
13は市販品であり、JDS Fitel Company of Napean, O
ntario, Canadaより、モデル番号WD1415M1-A1として提
供されている。エルビウムファイバ増幅器15は、標準
的な増幅器構成で、全長が15mである。偏波コントロ
ーラ17は、それぞれ1インチ直径のファイバループを
各2つ持つ、3つのパドルを有する回転パドル型コント
ローラとして知られるものである。チューニング要素
は、波長1.555ミクロンにおいて73%の反射率コ
ーティングを有する、0.5ミリメートル厚の平行石英
プレートからなるチューニングエタロンと、垂直入射時
に中心波長1560ナノメートルで、通過帯域が2ナノ
メートルのチルトチューナブルフィルタによる、バンド
パスフィルタとから構成され、それぞれ、Virgo Optic
s, Port Ritchie, Florida、及びOmega Optical, Bratt
leboro, Vermontから市販されている。2.5ギガヘル
ツファブリペロー共振器24は、98%反射率ミラーを
用い、75ミリメートルの曲率半径と60ミリメートル
の間隔を有している。アイソレータ28及びリチウムナ
イオベイト変調器18は、標準的な市販製品である。パ
ルス幅は、変調度を調節することによって、35から1
00ピコ秒以上まで簡単に制御できる。パルスは、本質
的にトランスフォームリミットであり、近似的にガウシ
アン形状であり時間帯域積は0.44であった。チュー
ニング要素の帯域を適切に増加させることによって、さ
らに短パルスを発生させることが可能であると考えられ
る。
A ring laser experimental system according to the present invention was constructed and operated at a wavelength of 1.555 microns. A pump light power of 100 mW was applied at a wavelength of 1.48 microns. The total length of the closed loop is 20 m. The optical coupler 13 is a commercially available product and is manufactured by JDS Fitel Company of Napean, O
Available from ntario, Canada as model number WD1415M1-A1. The erbium fiber amplifier 15 has a standard amplifier configuration and a total length of 15 m. The polarization controller 17 is known as a rotary paddle type controller having three paddles, each having two 1 inch diameter fiber loops. The tuning element is a tuning etalon consisting of a 0.5 mm thick parallel quartz plate with a 73% reflectance coating at a wavelength of 1.555 microns and a center wavelength of 1560 nanometers at normal incidence with a passband of 2 nanometers. The tilt tunable filter of the Virgo Optic
s, Port Ritchie, Florida, and Omega Optical, Bratt
Commercially available from leboro, Vermont. The 2.5 GHz Fabry-Perot resonator 24 uses a 98% reflectivity mirror and has a radius of curvature of 75 mm and a spacing of 60 mm. Isolator 28 and lithium niobate modulator 18 are standard commercial products. The pulse width is 35 to 1 by adjusting the modulation factor.
Easy control up to 00 picoseconds or more. The pulse was essentially transform-limited, approximately Gaussian-shaped, with a time-band product of 0.44. It is considered possible to generate even shorter pulses by appropriately increasing the bandwidth of the tuning element.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明では、ハー
モニックモードロックリングレーザの改善に関し、閉ル
ープ伝送路にファブリペロー光共振器を配置し、光共振
器のフリースペクトルレンジを、リングレーザ内の光パ
ルスのパルス繰り返しレートと十分に等しくすることに
よって、個々の出射パルスのエネルギー、パルス形状、
パルス幅を均一化することが可能な、ソリトンパルス光
源を提供することが可能となる。
As described above, the present invention relates to an improvement of a harmonic mode-locked ring laser, in which a Fabry-Perot optical resonator is arranged in a closed loop transmission line, and the free spectral range of the optical resonator is set within the ring laser. The energy, pulse shape of the individual emitted pulses, by sufficiently equaling the pulse repetition rate of the optical pulses of
It is possible to provide a soliton pulse light source that can make the pulse width uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるハーモニックモードロックリング
レーザの実施例の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a harmonic mode lock ring laser according to the present invention.

【図2】図1のリングによって得られるモードを示す
図。
2 is a diagram showing modes obtained by the ring of FIG. 1. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 シングルモード光ファイバ 13 光結合器 14 ポンプレーザ 15 エルビウムファイバ増幅器 17 偏波コントローラ 18 変調器 19 電気発振器 21 遅延線 22 チューニング要素 24 ファブリペロー共振器 25 ミラー 26 ミラー 27 出力カプラ 28 アイソレータ 12 Single Mode Optical Fiber 13 Optical Coupler 14 Pump Laser 15 Erbium Fiber Amplifier 17 Polarization Controller 18 Modulator 19 Electric Oscillator 21 Delay Line 22 Tuning Element 24 Fabry-Perot Resonator 25 Mirror 26 Mirror 27 Output Coupler 28 Isolator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リン フレデリック モルヌール アメリカ合衆国 07722 ニュージャー ジー マンマウス カウンティー、コル ツ ネック、キャリッジ ヒル ドライ ヴ 11 ─────────────────────────────────────────────────── ——————————————————————————————————————————— Inventor Lin Frederick Molnour United States 07722 New Jersey Mannmouth County, Colts Neck, Carriage Hill Drive 11

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 閉ループ光伝送路(12)と、 前記光伝送路中に配置される活性レーザ媒質(15)
と、 前記活性レーザ媒質に既定波長のコヒーレント光を発光
させる手段(14)と、 前記光伝送路中に配置され、発光した光を、前記光伝送
路に沿って、光周波数に近い十分に均一な繰り返しレー
ト(f2)を有するパルス列として、伝搬させる手段
(18,19)と 前記光伝送路から前記パルスの一部を除去する出力カプ
ラ(27)と、 前記光伝送路に配置された等間隔の共振点を有する光共
振器(24)と を有し、 光パルスが前記閉ループ長を伝搬する時間(t)は、前
記パルス繰り返しレートの周期(T)の整数倍とほぼ等
しく、 前記近接する共振点(R1,R2)の周波数間隔(f1
の整数倍が、前記パルス繰り返しレートとほぼ等しいこ
とを特徴とするハーモニックモードロックレーザ装置。
1. A closed loop optical transmission line (12) and an active laser medium (15) arranged in the optical transmission line.
A means (14) for causing the active laser medium to emit coherent light of a predetermined wavelength; and the emitted light, which is arranged in the optical transmission line, is sufficiently uniform near the optical frequency along the optical transmission line. Means (18, 19) for propagating as a pulse train having a high repetition rate (f 2 ), an output coupler (27) for removing a part of the pulse from the optical transmission line, and the like arranged in the optical transmission line An optical resonator (24) having an interval resonance point, and a time (t) for an optical pulse to propagate through the closed loop length is substantially equal to an integer multiple of the period (T) of the pulse repetition rate, Frequency interval (f 1 ) between resonance points (R 1 , R 2 )
A harmonic mode-locked laser device characterized in that an integer multiple of is substantially equal to the pulse repetition rate.
【請求項2】 前記パルス列が、ソリトン光源として用
いるトランスフォームリミットパルスに十分に等しいこ
とを特徴とする、請求項1の装置。
2. The apparatus of claim 1, wherein the pulse train is sufficiently equal to the transform limit pulse used as a soliton light source.
【請求項3】 光共振器が、ファブリペロー共振器であ
ることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
3. Device according to claim 1, characterized in that the optical resonator is a Fabry-Perot resonator.
【請求項4】 活性レーザ媒質が、希土類をドープした
シングルモード光ファイバであることを特徴とする請求
項1に記載の装置。
4. Device according to claim 1, characterized in that the active laser medium is a rare-earth-doped single-mode optical fiber.
【請求項5】 活性光媒質を発光させる手段(14)
が、閉ループ光伝送路に光ポンプエネルギーを供給する
手段であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
5. A means (14) for causing an active light medium to emit light.
The device of claim 1, wherein is a means for providing optical pump energy to the closed loop optical transmission line.
【請求項6】 共振点の幅と共振点間隔との比が、パル
スの繰り返しレート周期と、閉ループ内を光が通過する
時間との比に、ほぼ等しいことを特徴とする、請求項1
に記載の装置。
6. The ratio between the width of the resonance point and the distance between the resonance points is approximately equal to the ratio of the pulse repetition rate period to the time for which light passes through the closed loop.
An apparatus according to claim 1.
JP5041723A 1992-02-18 1993-02-08 Harmonic mode lock laser device Expired - Lifetime JP2545189B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US835813 1992-02-18
US07/835,813 US5212711A (en) 1992-02-18 1992-02-18 Harmonically mode-locked laser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0685366A JPH0685366A (en) 1994-03-25
JP2545189B2 true JP2545189B2 (en) 1996-10-16

Family

ID=25270532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5041723A Expired - Lifetime JP2545189B2 (en) 1992-02-18 1993-02-08 Harmonic mode lock laser device

Country Status (5)

Country Link
US (2) US5212711A (en)
EP (1) EP0557018B1 (en)
JP (1) JP2545189B2 (en)
DE (1) DE69305548T2 (en)
HK (1) HK215796A (en)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3309430B2 (en) * 1992-07-28 2002-07-29 ソニー株式会社 Laser light generator
JP2756632B2 (en) * 1993-03-01 1998-05-25 日本電信電話株式会社 Tunable mode-locked laser device
US5414725A (en) * 1993-08-03 1995-05-09 Imra America, Inc. Harmonic partitioning of a passively mode-locked laser
JP3204476B2 (en) * 1994-03-03 2001-09-04 日本電信電話株式会社 Drive frequency mixing mode-locked laser device
IT1271648B (en) * 1994-06-27 1997-06-04 Pirelli Cavi Spa LASER GENERATOR FIBER OPTIC WITH MODAL ACTIVATION WITH IMPULSES AT VARIABLE INSTANTANEOUS FREQUENCY
EP0716793B1 (en) * 1994-06-30 2002-04-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Unit for generating signal pulses, transmitter comprising such a unit, and a multiplex transmission system comprising such a transmitter
DE4425809A1 (en) * 1994-07-21 1996-01-25 Sel Alcatel Ag Mode-locked fiber ring laser
US5428700A (en) * 1994-07-29 1995-06-27 Litton Systems, Inc. Laser stabilization
JPH0883951A (en) * 1994-09-09 1996-03-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Mode synchronizing ring laser device
DE4441133A1 (en) * 1994-11-21 1996-05-23 Sel Alcatel Ag Mode-locked fiber laser
US5588013A (en) * 1994-11-30 1996-12-24 The Whitaker Corporation Polarization controlled tuneable ring laser
US5469455A (en) * 1994-11-30 1995-11-21 The Whitaker Corporation Fiber optic ring laser
JP3234429B2 (en) * 1995-01-17 2001-12-04 日本電信電話株式会社 Operation stabilizing device for mode-locked laser
WO1997005679A1 (en) * 1995-07-27 1997-02-13 Jds Fitel Inc. Method and device for wavelength locking
KR0149127B1 (en) * 1995-10-31 1998-12-01 양승택 A hybrid-type passively and actively mode-locked laser scheme
US6067181A (en) * 1997-11-13 2000-05-23 Ciena Corporation Laser locking and self filtering device
US6125128A (en) * 1997-11-13 2000-09-26 Ciena Corporation Laser output locking and self filtering device
US6122305A (en) * 1998-02-17 2000-09-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Broadband mode-locked fiber laser, particularly for fiber Bragg grating interrogation
KR100269040B1 (en) 1998-04-28 2000-10-16 서원석 Wavelength-swept laser and method for its operation
DE19842702C1 (en) * 1998-09-17 2000-03-30 Litef Gmbh Fiber optic gyroscope with closed control loop and compensation for the Shupe effect
EP1155479A4 (en) * 1999-01-26 2005-10-05 California Inst Of Techn OPTICAL RESONATORS CONTAINING OPTOELECTRONIC OSCILLATORS
US6594061B2 (en) * 2000-06-09 2003-07-15 California Institute Of Technology Acceleration-insensitive opto-electronic oscillators
WO2002007273A2 (en) * 2000-07-17 2002-01-24 Calmar Optcom, Inc. Fiber laser stabilization
JP3629515B2 (en) * 2000-09-11 2005-03-16 独立行政法人情報通信研究機構 Mode-locked laser device
US6690687B2 (en) * 2001-01-02 2004-02-10 Spectrasensors, Inc. Tunable semiconductor laser having cavity with ring resonator mirror and mach-zehnder interferometer
US6839363B2 (en) * 2001-03-16 2005-01-04 Calmar Optcom, Inc. Digital control of actively mode-locked lasers
US6845108B1 (en) 2001-05-14 2005-01-18 Calmar Optcom, Inc. Tuning of laser wavelength in actively mode-locked lasers
US6606331B2 (en) * 2001-07-09 2003-08-12 Multiwave Networks Portugal, Lda. Step-tunable all-fiber laser apparatus and method for dense wavelength division multiplexed applications
JP3671211B2 (en) * 2001-08-09 2005-07-13 独立行政法人情報通信研究機構 Optical pulse generation method and apparatus
GB0121492D0 (en) * 2001-09-05 2001-10-24 Cit Alcatel A multi-channel optical loading channel transmitter
WO2003028177A1 (en) 2001-09-24 2003-04-03 Giga Tera Ag Pulse-generating laser
US7209669B2 (en) * 2002-02-01 2007-04-24 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for synchronizing a pulse carver and a data modulator for optical telecommunication
KR100469746B1 (en) * 2002-10-15 2005-02-02 삼성전자주식회사 Self-seeded fabry-perot laser device for wavelength division multiplexing system
US8036537B2 (en) 2007-06-13 2011-10-11 International Business Machines Corporation Optical pulse amplication apparatus and method
US8452185B2 (en) * 2007-12-21 2013-05-28 Infinera Corporation Polarization insensitive optical circuit
US8314988B2 (en) * 2007-12-21 2012-11-20 Infinera Corporation Polarization insensitive optical circuit
JP2012038866A (en) * 2010-08-05 2012-02-23 High Energy Accelerator Research Organization Laser oscillation device
US9769913B2 (en) 2013-02-01 2017-09-19 Inter-University Research Institute Corporation High Energy Accelerator Research Organization Burst-laser generator using an optical resonator
CN103323943B (en) * 2013-06-06 2015-09-16 珠海保税区光联通讯技术有限公司 Tunable optical filter
KR101660331B1 (en) * 2014-10-24 2016-09-29 한국과학기술연구원 Apparatus and method of modulating optical signals for pulse shaping in quasi-continuous laser
US10281391B2 (en) * 2015-06-05 2019-05-07 Luminit Llc Spectrally pure short-pulse laser
US9459101B1 (en) * 2015-06-15 2016-10-04 Honeywell International Inc. Systems and methods for fiber optic gyroscopes utilizing reference ring resonators
US9865982B1 (en) * 2016-03-30 2018-01-09 Rockwell Collins, Inc. Environmentally robust and compact mode-locked laser
US10026592B2 (en) 2016-07-01 2018-07-17 Lam Research Corporation Systems and methods for tailoring ion energy distribution function by odd harmonic mixing

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3764936A (en) * 1971-06-25 1973-10-09 Siemens Ag Laser arrangement for creating a stable pulse with short pulse spacings
US4400814A (en) * 1981-05-01 1983-08-23 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Subpicosecond ring laser
US4727553A (en) * 1985-10-28 1988-02-23 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Short pulse laser
US4700339A (en) * 1986-01-28 1987-10-13 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Wavelength division multiplexed soliton optical fiber telecommunication system
US4881790A (en) * 1988-04-25 1989-11-21 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Optical communications system comprising raman amplification means
US5008887A (en) * 1989-04-19 1991-04-16 Kafka James D Mode-locked fiber laser
US5039199A (en) * 1989-12-29 1991-08-13 At&T Bell Laboratories Lightwave transmission system having remotely pumped quasi-distributed amplifying fibers
US5042040A (en) * 1990-03-30 1991-08-20 At&T Bell Laboratories Amplitude noise reduction for optically pumped modelocked lasers
US5017806A (en) * 1990-04-11 1991-05-21 Cornell Research Foundation, Inc. Broadly tunable high repetition rate femtosecond optical parametric oscillator
US5035481A (en) * 1990-08-23 1991-07-30 At&T Bell Laboratories Long distance soliton lightwave communication system

Also Published As

Publication number Publication date
DE69305548D1 (en) 1996-11-28
JPH0685366A (en) 1994-03-25
US5212711A (en) 1993-05-18
EP0557018A1 (en) 1993-08-25
US5274659A (en) 1993-12-28
EP0557018B1 (en) 1996-10-23
HK215796A (en) 1996-12-27
DE69305548T2 (en) 1997-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2545189B2 (en) Harmonic mode lock laser device
JP3234429B2 (en) Operation stabilizing device for mode-locked laser
US4958910A (en) Radiation pulse generation
US4635263A (en) Soliton laser
KR100205052B1 (en) Tunable Mode Locking Fiber Laser
US8208196B2 (en) Pulsed laser sources
US20160099537A1 (en) Compact, coherent, high brightness light sources for the mid and far ir
US20090046746A1 (en) Pulsed fiber laser
US5363386A (en) Optical waveguide laser
CA1253210A (en) Generation of a sequence of optical pulses and communication system using such pulses
JPH0815739A (en) Method and device for controlling laser radiation wavelengthusing nonlinear effect
US4586184A (en) Acoustically controlled frequency shifted cavity for electromagnetic radiation
JPS63502314A (en) radiation generator
EP0235950B1 (en) Radiation generator
Stolen et al. A fiber Raman ring laser
JP3011286B2 (en) Mode-locked optical fiber laser device
JPH07263786A (en) Mode synchronism laser device
JP2756632B2 (en) Tunable mode-locked laser device
JPH0795618B2 (en) Hikari Baraman Soliton Laser
Kitajima et al. Freely Controllable Spectral Peak Generation Using 206 MHz All-PM Fiber Laser Comb and LCOS-SLM
JPH06252476A (en) Mode-loked ring laser device
JPH06125124A (en) Optical pulse train generator
JP2656837B2 (en) Optical pulse generation method, generator and transmission method
Dmitriev et al. Microresonator-Based Mode-Locked Laser with Tunable Pulse Repetition Rates
JP2005241732A (en) Optical pulse amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080725

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080725

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090725

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090725

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100725

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110725

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120725

Year of fee payment: 16

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120725

Year of fee payment: 16

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130725

Year of fee payment: 17

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130725

Year of fee payment: 17